成果名称

高速公路智能巡检装备的开发与应用

成果登记号

知识产权

完成单位

序号

单位名称

通讯地址

1

山东省交通规划设计院集团有限公司

山东省济南市高新区天辰路2177号联合财富广场#5

2

北京航空航天大学

北京市海淀区学院路37号

完成人

序号

姓名

工作单位

对成果的贡献

1

毕玉峰

山东高速集团有限公司创新研究院

项目负责人，主持项目申报、方案制定、实施与总结

2

丁婷婷

山东省交通规划设计院集团有限公司

项目申报、实施和总结，负责巡检装备示范工程试验

3

李  峰

北京航空航天大学

项目申报、实施和总结，负责巡检装备软件算法研究

4

徐  润

山东省交通规划设计院集团有限公司

项目申报、实施和总结，负责巡检装备推广应用

5

孙建秀

山东省交通规划设计院集团有限公司

巡检装备示范工程实施

6

王培金

山东省交通规划设计院集团有限公司

巡检装备示范工程实施

7

刘  洋

山东省交通规划设计院集团有限公司

巡检装备室内/现场试验

8

于得水

山东省交通规划设计院集团有限公司

巡检装备室内/现场试验

9

杨晨君

山东省交通规划设计院集团有限公司

巡检装备室内/现场试验

10

王  卓

山东省交通规划设计院集团有限公司

巡检装备室内/现场试验

11

华  夏

山东省交通规划设计院集团有限公司

巡检装备室内/现场试验

12

冯锦艳

北京航空航天大学

巡检装备软件算法研究

13

周思齐

北京航空航天大学

巡检装备软件算法研究

14

李  飞

北京航空航天大学

巡检装备软件算法研究

15

何志刚

北京航空航天大学

巡检装备硬件装置研究

16

刘旭杭

北京航空航天大学

巡检装备硬件装置研究

17

妮格尔

北京航空航天大学

巡检装备硬件装置研究

成果公报内容

本项目开展了高速公路智能巡检装备的开发与应用研究。首先，以高速公路场景为背景，依据实际需求指标开展高速公路巡检机器人总体方案研究，完成机械设计、机电控制系统设计，并搭建样机作为运动及信息采集平台；其次，设计机器人远程通信系统构建方案，涵盖基于物联网平台的远程人机交互系统设计、基于 4G 的广域网视频流传输系统设计，开发人机交互界面并集成整体通信系统；然后，对采集的公路路面信息进行图像预处理以获取训练集，研究 YOLO 模型调整参数、优化结构得到适用的深度学习模型，压缩神经网络提高运算速率与精度，经实验验证得到稳定可靠的巡检算法；最后，集成巡检机器人各部分，对样机进行机械特性测试，通过综合实验验证远程控制功能、通信性能以及“云-边-端”目标检测构架的可行性。本项目的主要技术创新为：

1.巡检机器人总体方案与机电系统设计：针对高速公路巡检机器人远程操作与监控需求，调研物联网通信和流媒体传输方案。依托阿里云物联网平台完成 MQTT 服务器设置与设备端部署，实现机器人控制、状态数据上报与指令下达；设计基于 nginx 流媒体服务器的视频传输方案，达成巡检机器人视频数据广域网传输；开发人机交互界面，整合多路数据。

2.基于 YOLO 的路面破损检测技术：以检测路面破损为主要任务，利用 YOLO 目标检测网络实现裂缝自动识别与标注。收集路面破损数据集并预处理，基于 YOLO 训练模型并评估结果。为便于嵌入式部署，开展通道模型剪枝实验，在保证精度的同时减小模型大小、提升推理速度。

3.嵌入式端轻量化目标检测网络部署：基于 Nvidia Jetson NX 嵌入式平台，对已训练的道路破损检测网络进行优化与部署，实现“云-边-端”目标检测方案。采用 TensorRT 工具以不同量化方式优化模型并对比效果；借助 DeepStream 工具，结合优化后的目标检测网络与流媒体传输系统，设计边缘端视频流传输方案。